CN101904775B

CN101904775B - 一种基于球状体基本单元的类组织制造模具及制备工艺

Info

Publication number: CN101904775B
Application number: CN 201010209295
Authority: CN
Inventors: 高琨; 刘亚雄; 李涤尘; 连芩; 赵倩; 卢秉恒
Original assignee: Xian Jiaotong University
Current assignee: Xian Jiaotong University
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2030-06-25
Also published as: CN101904775A

Abstract

本发明公开了一种基于球状体基本单元的类组织制造模具及制备工艺，其主要内容是以具有内部通道的小球为基本单元，构建支架、细胞和生长因子的复合体，即首先通过压制方法构建出具有内部通道的毫米级小球，然后通过许多小球基本单元构建出更大的细胞和支架的类组织，所制得的复合体可以进一步用于体外培养或直接植入体内。

Description

一种基于球状体基本单元的类组织制造模具及制备工艺

技术领域

本发明涉及一种类组织结构模具及其制造工艺，特别涉及一种基于球状体基本单元的类组织制造模具及制备工艺。

背景技术

组织工程为解决器官移植供体的匮乏提供了有效的手段，体外培养活体组织成为可能。为实现人体器官更多的生化功能，组织工程不仅对支架结构有特定的要求，还需要植入人体后进行通畅的物质代谢与信息传递，更为重要的是能够迅速血管化。因此，要求支架内应存在内通管道结构，便于细胞之间血管化与增殖。支架之间既要有联系又要有间隙，可以满足细胞的物质代谢所需要的空间与信息传递的关联。

传统的支架制造方法无法满足工程化，规范化，批量化生产这种支架的需求。

发明内容

为了克服传统制造方法存在的缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种新的基于球状体基本单元的类组织制造工艺。

本发明的技术方案是这样实现的：上模具包括上模腔，与上模腔连接有手柄，上模腔内设置有定位导柱，下模包括下模腔，下模腔下面连接有固定柱，上下模合为一体，插入底座，上下两模腔构成多个球状凹腔，球状体凹腔直径为0.5mm～5mm之间，定位导柱直径在0.2mm～3mm。

一种支架与细胞及生长因子复合体-类组织制备工艺，具体步骤如下：1)质量浓度为7％～25％生物材料、10⁵个/ml细胞和浓度为2～8μg/ml的生长因子混合形成糊状物或软泥状物备用；2)将配置好的糊状物或泥状物分别放入下模多个下模腔内，然后将上模压下，压力10～30N，起模，取出球状体基本单元备用；生物材料、细胞和各种生长因子混合直接压制成球状体基本单元；或由一种或多种生物材料先压制成球状体，然后再注入细胞和生长因子制成。

3)将制成的球状体基本单元单独或者线性组合、平面组合、立体组合放入生物反应器进行37℃，2～4小时体外培养。

3、根据权利要求2所述的一种支架与细胞及生长因子复合体-类组织制备工艺，其特征在于，所述的球状体基本单元为具有内部通道的球状体。

所采用的生物材料是水凝胶、胶原、聚乳酸、壳聚糖、肝素或丝素蛋白。

所采用的细胞是血管内皮细胞、肝细胞、骨细胞、干细胞、永生化细胞、肿瘤细胞、幼鼠细胞或原代肝细胞。

所采用的生长因子是肝细胞生长因子、促血管生长因子或骨细胞生长因子。

本发明的技术效果：1、能够精确制作具有内部通道结构的支架，易于大规模生产；可以通过支架的内部通道结构进行固定，植入皮下或者内部脏器不会出现无序或者无法控制的现象。

2、便于支架之间组合，通过球面接触，既有联系又保持相对独立，形成大面积的区域后，通过内部通道进行物质和信息的交换，可以提供不同体积组织，不同种类组织的生长。

3、更适合人体软组织的转化和血管化，内部通道结构可以提供血管化所需要的管状结构。

附图说明

图1是本发明的类组织基本结构图；图2是上模具结构示意图；图3是下模结构示意图；图4为模具底座结构示意图；图5模具装配图。

下面将结合附图对本发明的内容作进一步详细说明。

具体实施方式

参照图1所示，该类组织具有内部通道结构，用于模拟自然细胞之间的血管，物质流通，交换等，球状单元具有独立的模拟细胞结构的通道，并可以与其它单元进行连接，组成更大的支架或类组织。

参照图2、图3分别是压制类组织球状单元的模具的上下两部分模腔，分别设置有定位销和定位孔，二者具有一定间隙，定位销同时可以用于压制球状单元的内部通道。上模模具，具有上半球型腔以及定位导柱；下模模具，具有下半球型腔以及定位沉孔。

参照图4所示，模具底座用于安装上下模腔。具体工艺结合附图3说明如下：模具底座，方形，具有16孔阶梯通孔分别与16枚下模模具的固定住装配。

首先利用计算机辅助设计(CAD)软件(如PROE、UG等)设计支架内部流通管道和球形立体结构，支架结构如图1所示，其中球形单元直径在0.5～5mm之间，内通管道直径在0.2～3mm之间；然后设计出压模的形状；最后采用微雕刻机或快速成型机或精密切削机床加工出模具。

其次，涂覆支架材料图。支架材料采用水凝胶、或壳聚糖凝胶、或蚕丝/胶原、或壳聚糖/胶原、或聚乳酸、或聚乳酸-聚羟基乙酸等材料，可与其溶液混合后涂敷，并与抗凝血剂，细胞生长因子混合。

压制时应保证接触力量均匀，脱模时，应仔细剥离，避免脱模时损坏内部通道结构。

参照图5所示，植入体内的方式，可以穿成线状，阵列式，立体叠加等，用可降解手术线连接。体外培养可以直接将球状单元放入生物反应器内填满，然后进行培养。下模模具装入模具底座中，上模通过定位导柱与下模合模，组成具有中间通孔的球形型腔。

解决器官移植供体的匮乏，需要组织工程提供接近自然组织的生存所需要的条件。组成组织的细胞代谢需要空间的独立和信息的交互，更为重要的是现有方法和工艺不能有效解决细胞生长所需空间的独立和联系之间的矛盾。一种基于球状体基本单元的类组织制造模具及工艺，首先设计球状体基本单元的压制模具；并根据设计结果，利用快速成型或微雕刻或精密加工制造压制模具，模具分为上下两部分，合模后由上下两腔构成多个球状凹腔，其中球状体凹腔直径与球状体基本单元相同。通过将细胞生长所需要的独立空间设置在内部，加上球状体在外部的联系上也会因为几何形状相成既有联系又相互独立的结构，而有效解决了这个问题。而球状体基本单元的类组织可以进行点，线，面的组合，组合后仍能满足既独立又联系的要求。

Claims

1.一种球状体基本单元的压制模具，包括上、下模具和底座，其特征在于，上模具包括上模腔（2），与上模腔连接有手柄（1），上模腔内设置有定位导柱（3），下模具包括下模腔（4），下模腔下面连接有固定柱（5），上、下模具合为一体，插入底座，上下两模腔（2、4）构成多个球状凹腔，球状凹腔直径为0.5mm～5mm之间，定位导柱（3）直径在0.2mm～3mm。

2.一种支架与细胞及生长因子复合体—类组织制备工艺，其特征在于，基于权利要求1所述模具的制备工艺如下：

1）质量浓度为7％～25%生物材料、10⁵个/ml细胞和浓度为2～8μg/ml的生长因子混合形成糊状物或软泥状物备用；

2）将配置好的糊状物或软泥状物分别放入下模具的下模腔（4）内，然后将上模具压下，压力10～30N，起模，取出球状体基本单元备用；

3）将制成的球状体基本单元单独或者线性组合或者平面组合或者立体组合放入生物反应器进行37℃，2～4小时体外培养。

3.根据权利要求2所述的一种支架与细胞及生长因子复合体—类组织制备工艺，其特征在于，所述的球状体基本单元为具有内部通道的球状体。

4.根据权利要求2所述的一种支架与细胞及生长因子复合体—类组织制备工艺，其特征在于，所采用的生物材料是水凝胶、胶原、聚乳酸、壳聚糖、肝素或丝素蛋白。

5.根据权利要求2所述的一种支架与细胞及生长因子复合体—类组织制备工艺，其特征在于，所采用的细胞是血管内皮细胞、肝细胞、骨细胞、干细胞、永生化细胞、肿瘤细胞、幼鼠细胞或原代肝细胞。

6.根据权利要求2所述的一种支架与细胞及生长因子复合体—类组织制备工艺，其特征在于，所采用的生长因子是肝细胞生长因子、促血管生长因子或骨细胞生长因子。